无线广域网WWANPPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,#,WWAN,无线广域网,1,2,无线广域网概述,3G/4G,技术,802.20协议栈,2,2,无线广域网概述,什么是无线广域网络,(Wireless Wide Area Network),？,是指覆盖全国或全球范围内的无限网络，提供更大范围内的无线接入，与无限个域网和无限城域网相比，它更加强调的是快速移动性。,WWAN,是采用无线网络把物理距离极为分散的局域网连接起来的通信方式。,典型的无线广域网的例子就是,GSM,全球移动通信系统,和,卫星通信系统，以及,3G,、,4G,均属于,WWAN,。,3,2025/4/17 周四,无线广域网的发展,4,2025/4/17 周四,第一代,(1G),第一代移动通信系统,：,是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪,80,年代。第一代移动通信主要采用的是,模拟技术,和,频分多址,(FDMA),技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。,第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是,TACS(,全接入系统,),。,第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等。,5,2025/4/17 周四,第二代,(2G),第二代移动通信系统,：,第二代移动通信系统的典型代表就是,GSM/GPRS,。,GSM(Global System for Mobile Communication),全球移动通信系统，它是一种数字移动通信，较之第一代的模拟移动通信，有较多的优点。,GPRS-General Packet Radio Service,，通用无线分组业务，是一种基于,GSM,系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线,IP,连接。相对原来,GSM,的拨号方式的电路交换数据传送方式，,GPRS,是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。,6,2025/4/17 周四,GSM,被分成三个子系统：,移动台（,MS,），网络子系统（,NSS,），基站子系统（,BSS,）,GSM,架构,基站收发机,BTS,基站控制器,BSC,7,2025/4/17 周四,移动台,基站收发机,基站控制器,移动业务交换中心,GSM,系统信令模型,无线资源管理,移动性管理,连接管理,8,2025/4/17 周四,第三代移动通信，简单地说就是提供覆盖全球的宽带多媒体服务的新一代移动通信。,3G,全称为第三代移动通信，全球已经有,100,余个国家地区部署了,3G,。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。这就是说，用第三代手机除了可以进行普通的寻呼和通话外，还可以上网读报纸，查信息、下载文件和图片；由于带宽的提高，第三代移动通信系统还可以传输图象，提供可视电话业务。,第三代,(3G),9,2025/4/17 周四,4G,（第四代移动通信技术,),的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过,2Mb/s,的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准具有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入,IP,系统。,第四代,(4G),10,2025/4/17 周四,3G/4G,技术,3G,技术,4G,技术,11,2025/4/17 周四,3G,技术概述,3G,是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。,3G,服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百,kbps,以上。,3G,是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，目前,3G,存在,3,种标准：,CDMA2000,、,WCDMA,、,TD-SCDMA,。,12,2025/4/17 周四,CDMA,技术是,3G,的核心,3G,体制,WCDMA,核心网络：基于,MAP,和,GPRS,无线传输技术：,WCDMA,FDD/TDD,TD-SCDMA,核心网络：基于,MAP,无线传输技术：,TD-SCDMA,cdma2000,核心网络：基于,ANSI 41,和,MIP,无线传输技术,cdma2000,CDMA,技术是,3G,的核心,13,2025/4/17 周四,3G,技术概述,WCDMA,由欧洲标准化组织3,GPP(3,rd,Generation Partnership Project),所制定，受全球标准化组织、设备制造商、器件供应商、运营商的广泛支持，将成为未来3,G,的主流体制。,CDMA2000,体制是基于,IS-95,的标准基础上提出的3,G,标准，目前其标准化工作由3,GPP2,来完成。,TD-SCDMA,标准由中国无线通信标准组织,CWTS,提出，目前已经融合到了3,GPP,关于,WCDMA-TDD,的相关规范中。,14,2025/4/17 周四,电路域继承2,G IS95 CDMA,网络，引入,WIN,为基本架构得业务平台,分组域基于,MIP,技术的分组网络,无线接入网以,ATM,交换机为平台，提供丰富的物理接口,空中接口,CDMA2000,兼容,IS95,CDMA2000,特点,15,2025/4/17 周四,WCDMA,特点,核心网基于,GSM/GPRS，,保持与,GSM/GPRS,的兼容,核心网基于,TDM/ATM/IP,技术，向全,IP,演进,核心网分为电路域和分组域,无线侧基于,ATM,技术.,MAP,技术和,GTP,是移动性管理的关键,新的空中接口技术,WCDMA,16,2025/4/17 周四,CDMA2000,技术特点,RTT,技术,信道带宽：,N*1.25MHz,码片速率：,N*1.2288Mcps N=1,3,6,9,12,语音编码：8,K/13K QCELP 8K EVRC,信道编码：卷积编码，,TURBO,码,调制方式：上行,QPSK，,下行,BPSK,解调方式：导频辅助的相干解调,发射分集方式：,OTD,STD,功率控制：上下行闭环功率，外环功控,基站同步方式：,GPS/GLONASS,17,2025/4/17 周四,TDSCDMA,特点,核心网络基于,GSM/GPRS,网络演进，保持与,GSM/GPRS,网络的兼容性,核心网络可基于,TDM/ATM/IP,技术，可向全,IP,演进,核心网分为分组域和电路域,无线侧基于,ATM,技术，向,IP,方向发展,MAP,技术和,GTP,是核心,空中接口,TDSCDMA,18,2025/4/17 周四,WCDMA,技术特点,RTT,技术,信道带宽：5,Mhz，,码片速率3.8,Mcps,语音编码：,AMR,信道编码：卷积码和,TURBO,码,调制方式：上行,QPSK，,下行,BPSK,发射分集方式：,TSTD/STTD/FBTD,功率控制：上下行闭环功率控制和外环功控,基站同步方式：同步和异步,19,2025/4/17 周四,三技术的比较,20,2025/4/17 周四,TD-SCDMA,技术特点 3,S,主要特点：智能天线（,Smart Antenna）、,同步,CDMA（Synchronous CDMA）、,软件无线电（,Software Radio）,关键技术：智能天线+联合检测、多时隙,CDMA+DS-CDMA、,同步,CDMA、,信道编译码和交织、接力切换,21,2025/4/17 周四,基站覆盖范围,基站覆盖范围跟很多因素有关系，比如基站的发射功率,天线的高度和角度,天线的增益，地形地貌，建筑物情况，障碍物状况,电磁环境,用户情况等,。,3G,网络相对于,2G,网络的最大区别在于可以提供高速数据业务，根据无线电磁环境情况，如果用户距离基站较远，其空中前反向链路衰耗较大，上网速率就会很慢。考虑到用户的实际使用情况，在网络规划设计时并不追求最大覆盖范围，而是尽可能的合理布置站点，调整天线位置和角度等，以实现精确覆盖，并对接入用户数进行限制，以保证接入用户的速率在合理范围。,22,2025/4/17 周四,基站覆盖范围比较,基站覆盖范围比较,:,TD-SCDMA:TD-SCDMA,因为上行同步，其原理根据时隙和光速计算后，最大覆盖半径不能超过,11.25Km,，这还是不考虑风向的情况下。城区人群密集的地方基站距离一般不超过,500,米。,2.WCDMA:WCDMA,的最理想覆盖密度，,5001000M,一个基站，郊区在,1-2,公里左右。由于有呼吸效应，当地的基站的覆盖面积会随着当地用户数的增多而缩小。目前在中国联通应用中的覆盖密度，,2Km30Km,一个基站。,3.CDMA2000:,理想覆盖密度在,1-2,公里左右。由于有呼吸效应，当地的基站的覆盖面积会随着当地用户数的增多而缩小。目前在城区尽量将覆盖半径控制在,1-2,公里左右,如覆盖过大,会造成污染,影响网络质量。,23,2025/4/17 周四,WCDMA,CDMA2000,TD_SCDMA,码片速率与载波带宽,WCDMA(FDD-DS),采用直接序列扩频方式，其码片速率为,3.84Mchip/s,。，,WCDMA,在这方面最具优势。载波带宽方面，,WCDMA,采用了直接序列扩谱技术，具有,5MHz,的载波带宽。,WCDMA,与,CDMA2000,要传送,2Mbit/s,的数据业务，均需要两个对称的带宽，分别作为上、下行频段，因而,TD-SCDMA,对频率资源的利用率是最高的。,CDMA20001x,与,CDMA20003x,的区别在于载波数量不同，,CDMA20001x,为单载波，码片速率为,1.2288Mchip/s,，,CDMA20003x,为三载波，其码片速率为,1.22883,3.6864Mchip/s,。,CDMA20001x,采用了,1.25MHz,的载波带宽，,CDMA20003x,利用三个,1.25MHz,载波的合并形成,3.75MHz,的载波带宽。,TD,SCDMA,系统仅采用,1.28Mchip/s,的码片速率，采用,TDD,双工模式，因此只需占用单一的,1.6M,带宽，就可传送,2Mbit/s,的数据业务。而,TD-SCDMA,的码片速率为,1.28Mchip/s,。码片速率高能有效地利用频率选择性分集以及空间的接收和发射分集，可以有效地解决多径问题和衰落问题,越区切换技术,WCDMA,与,CDMA2000,都采用了越区,“,软切换,”,技术。由于软切换在瞬间同时连接两个基站，对信道资源占用较大。而,WCDMA,无需基站间的同步，通过两个基站间的定时差别报告来完成软切换。,TD-SCDMA,则是采用了越区,“,接力切换,”,技术，,WCDMA,的网络在许多环境下更易于部署，即使在地铁等,GPS,信号无法到达的地方也能安装基站，实现真正的无缝覆盖。,CDMA2000,与,TD-SCDMA,都需要基站间的严格同步，因而必须借助,GPS,（,Global Positioning System,，全球定位系统）等设备来确定手机的位置并计算出到达两个基站的距离。由于,GPS,依赖于卫星，,CDMA2000,与,TD-SCDMA,的网络布署将会受到一些限制。,与第二代系统的兼容性,由,GSM,网络过渡而来，虽然可以保留,GSM,核心网络，但必须重新建立,WCDMA,的接入网，并且不可能重用,GSM,基站。,WCDMA,在升级的过程中耗资最大。,CDMA20003x,从,CDMA IS95,、,CDMA20001x,过渡而来，可以保留原有的,CDMA IS95,设备。,TD-SCDMA,系统的的建设只需在已有的,GSM,网络上增加,TD-SCDMA,设备即可。,24,2025/4/17 周四,4G,网络特点（一）,（,1,）多网络融合：多种无线通信技术系统共存；,（,2,）全,ip,化网络：从单纯的电路交换向分组交换过,渡，并最终演变为基于分组交换的全网络；,（,3,）用户容量更大：预计其容量为,3G,系统的,10,倍；,（,4,）无缝的全球覆盖：用户可在任何时间、任何地,点使用无线网络；,25,2025/4/17 周四,4G,网络特点（二）,（,5,）带宽更宽：更高的单位信道带宽和频谱传输效率；,（,6,）智能灵活性：用户的无线网络可以通过其他网络扩展其应用业务，自适应地变换不同信道，提供更高质量和个性化的服务；,（,7,）兼容性：兼容多种制式的通讯协议和终端应用环境，及各种终端硬件设备。,26,2025/4/17 周四,脱胎于,3G,的,B3G,（准,4G,）技术,2008,年，美国高通电信公司放弃了,UMB,技术研发，转为,LTE,的研发。至此，有望成为,4G,标准的技术主要是,LTE,和,WIMAX,。,3G,技术,B3G,技术,27,2025/4/17 周四,LTE,（,Long Term Evolution,）,LTE,（,long term evolution,），即长期演进技术。始于,2004,年,3GPP,的多伦多会议。它改进并增强了,3G,的空中接入技术，采用,OFDM,（正交频分复用技术）和,MIMO,（多入多出技术）作为其无线网络演进的技术方式。实现在,20MHz,频谱带宽下提供下行,326Mbit/s,与上行,86Mbit/s,的峰值速率。,LTE,并非等同于,4G,，而是一种,B3G,技术，其,300,多兆的速度虽然远超,3G,，但与,ITU,提出的,1Gbit/s,的,4G,技术要求，还有距离。,ITE,常被称为,3.9G,。,28,2025/4/17 周四,LTE,的演进过程,GSM-GPRS-EDGE-WCDMA,-HSPA-HSPA+-LTE,长期演进,传输速度分别是：,GSM,：,9.6Kbps GPRS,：,171.2Kbps,EDGE,：,384Kbps WCDMA,：,384Kbps2Mbps HSDPA,：,14.4Mbps HSUPA,：,5.76Mbps,HSDPA+,：,42Mbps HSUPA+,：,22Mbps,LTE,：,300Mbps,29,2025/4/17 周四,LTE,体系的进一步发展,LTE,根据其具体实现细节、采用技术手段和研发组织的,差别，形成了许多分支，最主要的两大分支是,LTE-TDD,（,TD,-LTE,）和,LTE-FDD,（,FD-LTE,）。其中，,TD,和,FD,分别代表时分,双工和频分双工。,TD-LTE,是中国采用的,LTE,的技术方案，目前正由中国移,动在部分城市进行商业试运营，预计成为未来中国的,4G,标准。,30,2025/4/17 周四,WIMAX,WiMax,（,Worldwide Interoperability for Microwave Access,）,即全球微波互联接入。,WiMAX,也叫,80216,无线城域网或,802.16,。,WiMAX,是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达,50km,。,802.16,工作的频段采用的是无需授权频段，范围在,2GHz,至,66GHz,之间。,31,2025/4/17 周四,4G,的未来,泛在网（,4G,技术的多网融合网络）是必然趋势,32,2025/4/17 周四,IEEE,802.20协议,提出背景,蜂窝技术的速率都不高，无法提供类似于无线个域网、无线局域网和无线城域网的宽带接入技术，无,法,满足多媒体等应用的需求。,IEEE802.16,协议标准，又称,固定宽带无线接入,，利用无线接入方式，解决了最后一公里的接入问题，但是不能给终端提供移动性，或者只能提供有限的移动性。,是什么？,IEEE802.20,：是,移动宽带无线接入,(MBWA),的协议标准，它是在全世界范围内配置宽带无线,IP,数据接入网络的解决方案,.,33,2025/4/17 周四,目的有二,是兼取固定无线接入网络的高数据传输速率和蜂窝网络的高移动性之优势,解决固定无线接入的低移动性和高速移动业务需求增长之间的矛盾,;,是实现低成本、高频谱利用率、随时随地接入、永远在线、各种,IP,业务共存的移动宽带无线接入网在全世界范围内的配置,.,参数,目标值,移动性,最高达,250km/h,带宽,1.25MHz,5MHz,用户峰值速率,(,下行,),1Mb/s,4Mb/s,用户峰值速率,(,上行,),300kb/s,1.2Mb/s,双工方式,FDD,和,TDD,34,2025/4/17 周四,35,2025/4/17 周四,36,2025/4/17 周四,关键技术,OFDM,技术,将,OFDM/OFDMA,（正交频分多路复用技术）作为空中接口物理层调制技术。,OFDM,本质上是一种多载波调制技术,它的原理是无线通信信道划分为多个窄带子信道同时传送,在每个子信道上使用一个子载波进行调制。,好处：,提升了信道利用率，增加了信道抗干扰能力，适合在高层建筑、居民密集区域进行传播。,移动性管理技术,由于,802.20,采用纯,IP,架构,其移动性管理也必然将以,移动,IP,技术,为基础,移动节点采用固定不变的,IP,地址,移动终端在网络中不同子网间移动时,保持其,IP,地址不变,从而保证通信过程的持续进行。,802.20,中,漫游和切换技术,也是宽带无线接入技术能否成功的关键技术。在,80 2.20,系统中,不仅要实现,802.20,本系统内不同小区之间移动时的漫游和切换支持,还要实现在不同技术之间的切换漫游,37,2025/4/17 周四,与,3G,技术间的关系,3G,技术指以,WCDMA,、,CDMA2000,、,TD-SCDMA,三大标准为基础的第三代蜂窝移动通信系统。,从目标市场和技术特点看，,802.20,和,3G,确实存在较多的相似性，也就导致了它们之间的竞争性。,38,2025/4/17 周四,IEEE 802.20,与,3G,技术的对比,IEEE 802.20,3G,目标市场,1,高移动性、高吞吐量数据应用,2,对称数据服务,3,对数据服务时延敏感度要求高,4,全球移动和漫游,1,高移动性、语音业务和低速率数据应用,2,非对称数据服务,3,对数据服务时延敏感度要求低,4,全球移动和漫游,技术特点,1,全新的空中接口,(,物理层和,MAC,层,),2,属于广域网技术,3,以,OFDM,、,MIMO,为物理层核心技术,4,工作于,3.5GHz,以下的许可频段,5,典型信道带宽小于,5MHz,6,纯,IP,架构,7,主要针对移动多媒体应用,8,高效的上下行数据传输效率,9,低时延架构,1,基于,GSM,或,IS-41,的演进,，已有较成熟的空中接口,(WCDMA,、,cdma2000,和,TD-SCDMA),2,属于广域网技术,3,以,CDMA,为物理层核心技术,4,工作于,2.7GHz,以下的许可频段,5,典型信道带宽小于,5MHz,6,以基于电路交换的架构为主,7,主要针对移动语音业务,8,数据传输效率下行一般，上行较低,9,高时延架构,39,2025/4/17 周四,802.20 Vs 3G,(1),两者的目标市场重叠较大。首先，它们都是广域网技术。其次，,802.20,具有低时延架构,，它可以基于,VoIP,技术来提供高质量的语音业务，也就是说它可以支持,3G,所能提供的全部业务。,(2),在,物理层核心技术上,802.20,更为先进,，因而拥有更具吸引力的性能优势。,(3)802.20,的纯,IP,架构使它在组网成本上具有较明显的价格优势。因而在部署广域网时，性价比高的,802.20,将更受运营商青睐。,40,2025/4/17 周四,与3GPP LTE间的关系,都是针对广域网的移动通信技术，,LTE,支持最高的移动速率为,350 km/h,，并且能在,15120 km/h,下提供高性能的服务,物理层技术都是基于,OFDM,和,MIMO,，频谱效率都很高，并且摆脱了高通公司的,CDMA,专利制约,都支持低的时延，,LTE,的接入网时延在,10 ms,以内，控制平面时延小于,100 ms,都是基于,IP,的架构,，,LTE,的目标是建立一个无线接入网与固网融合的纯,IP,的核心网，以满足宽带无线接入的需求。,41,2025/4/17 周四,802.20,展望,高移动性,和,高吞吐量,必然是未来无线通信市场的重要需求。,IEEE 802.20,正是为满足这一需求而专门设计的宽带无线接入技术，并具有性能好、效率高、成本低和部署灵活等特点。,802.20,在移动性上优于,802.16,和,802.11,，在数据吞吐量上强于,3G,技术，其设计理念也符合下一代技术的发展方向，因而确实是一种非常有前景的无线技术。,42,2025/4/17 周四,